語源と綴り 「タイヤ」 という言葉は「装い」 の略で、タイヤが付いた車輪は「着飾った車輪」であるという考えから来ています。[ 3 ] [ 4 ]
Tyre は 最も古い綴りであり、[ 5 ] tyre とtire の 両方が使用されていました。17 世紀と 18 世紀には、 tire が 印刷物でより一般的になりました。tyre という綴りが再び 登場したのは 1840 年代で、イギリス人が可鍛鋳鉄で鉄道車両の車輪を焼き嵌めし始めたときでした。それでも、多くの出版社はtire を使い続けました。ロンドンのタイムズ tireを使っていました。 [ 6 ] 19 世紀には、イギリスで空気入りタイヤにtyre という綴りが一般的に使われるようになりました。 1911 年版のブリタニカ百科事典 には、「『tyre』という綴りは現在、最高の英語の権威によって受け入れられておらず、米国では認識されていない」と記載されている [ 7 ]。 Fowler の現代英語用法 辞典には、「語源的に間違っているだけでなく、我々の [つまり英国の] 古来の用法や現在の米国用法から不必要に逸脱している『tyre』については何も言うことはない」と記載されている[ 8 ]。 tyre は 英国の標準的な綴りとして定着した[ 4 ] 。
アプリケーション タイヤは、装着される車両の種類によって分類されることがある。また、タイヤは、支える荷重や用途（例えば、自動車、航空機、自転車など）によって区別される。
自動車
スタッドレスタイヤ スタッドのない冬用タイヤ。隙間に雪を圧縮するように設計されたトレッドパターンが見られる。[ 26 ] 高性能ラリー タイヤ 乗用車用の軽量タイヤは、駆動輪に250～500キログラム（550～1,100 ポンド）の荷重を支えます。中小型トラックやバンは、駆動輪に 500～1,500キログラム（1,100～3,300 ポンド） の荷重を支えます。[ 27 ] タイヤは、速度定格 によって異なる車両ごとに区別され、速度が低いものから高いものまで、冬用タイヤ、小型トラック用タイヤ、エントリーレベルの乗用車用タイヤ、セダンやバン、スポーツセダン、高性能車などがあります。[ 28 ]
スノータイヤは、 雪 や氷上 での使用を想定して設計されています。トレッド パターンは、サマータイヤよりも溝が大きく、雪や氷上でのトラクション が向上しています。特定の冬季トラクション性能試験に合格したタイヤは、サイドウォールに「スリーピークマウンテンスノーフレーク」マークを表示する権利があります。冬季条件向けに設計されたタイヤは、7 °C (45 °F) 未満の温度での走行に最適化されています。一部のスノータイヤには、固く締まった雪や氷上でのトラクションを向上させるために、タイヤから突き出た金属またはセラミックのスタッドが付いています。スタッドは乾燥した路面を削り、粉塵を発生させ、ホイールの経路に摩耗を引き起こします。[ 29 ] オールシーズンタイヤは通常、泥道と雪道（M+S）に対応しています。これらのタイヤは、スノータイヤよりもトレッドの溝が小さく、従来のタイヤよりも大きくなっています。雪道や氷上ではスノータイヤよりも静かですが、雪道や氷上では性能が劣ります。[ 30 ] オールテレーンタイヤは、オフロードで十分なトラクションを発揮しつつ、高速道路での走行に適した扱いやすさと静粛性を備えるように設計されています。[ 31 ] [ 32 ] マッドテレーンタイヤは、オールテレーンタイヤよりも泥道でのグリップ力を高めるためにトレッドが深く、間隔が広くなっていますが、舗装路での性能は劣ります。[ 33 ] 高性能タイヤは最高時速270キロメートル（168 マイル） まで対応し、超高性能タイヤは最高時速299キロメートル（186 マイル） まで対応しますが、乗り心地や耐久性は劣ります。[ 34 ] 電気自動車は、重量（新しい荷重指数につながる）、高トルク、低転がり抵抗の要求の組み合わせにより、タイヤに特有の要求がある。[ 35 ] その他の軽自動車用タイヤの種類としては、ランフラットタイヤやレーシングカー用タイヤなどがある。
ランフラットタイヤは、 パンクした場合でも低速で走行できるため、スペアタイヤが不要になります。また、硬いサイドウォールによってタイヤリムの損傷を防ぎます。[ 36 ] [ 36 ] レーシングカーのタイヤは、 DOT （公道走行可能）、スリック 、レインの 3つの主要なカテゴリーに分けられます。レーシングカーのタイヤは、耐久性を犠牲にしてコーナリングと加速時の摩擦を最大化するように設計されています。レーシングスリックは路面との接触を最大化するためにトレッドがなく、レインタイヤにはハイドロプレーニングを 防ぐために水を排出する溝があります。[ 37 ]
ヘビーデューティー 輸送中のオフロードタイヤ 大型トラックやバス用のヘビーデューティータイヤは、さまざまな形状があり、駆動輪で1,800～2,500キログラム（4,000～5,500 ポンド）の荷重を支えます。 [ 27 ] [ 36 ]
トラック用タイヤには、トレッド幅の70～45%の断面高さを持つ「ロープロファイル」、大型車両用の「ワイドベース」、デュアルマウントタイヤの組み合わせと同じ総接触圧力を持つ「スーパーシングル」タイヤなど、さまざまなプロファイルがあります。[ 36 ] オフロードタイヤは、建設車両、農業機械、林業機械、その他軟弱地盤で行われる用途に使用されます。このカテゴリーには、工業用地、港湾、空港などの舗装路を走行する機械も含まれます。[ 38 ] [ 39 ]
他の 航空機、自転車、そして様々な産業用途には、それぞれ異なる設計要件がある。
ボーイング777 の台車 の車輪に装着されたタイヤ航空機用タイヤ 着陸装置 に依存しています。重量と必要なスペースを節約するため、通常は支持する車両に比べて小型です。ほとんどはラジアルプライ構造です。航空機が静止しているときのピーク荷重用に設計されていますが、着陸時の横方向の荷重も重要な要素です。[ 40 ] 。 [ 41 ]一部 ツンドラタイヤを使用しています。 [ 42 ] 自転車用タイヤは 、道路や未舗装の地形での走行用に設計されており、2輪以上の車両に装着できます。主な種類は、クリンチャー 、ワイヤード 、チューブラーの 3種類です。[ 43 ] クリンチャー で、ホイールリムに押し付けられるビードがあります。インナーチューブは、空気圧とビードとホイールリム間の接触圧力を提供します。[ 44 ] ISO 5775 です。産業用タイヤは、フォークリフト、トラクター、掘削機、ロードローラー、バケットローダーなどの車両を支えます。滑らかな路面で使用されるタイヤは滑らかなトレッドを持ち、柔らかい路面で使用されるタイヤは通常大きなトレッドパターンを持っています。[ 45 ] [ 46 ] オートバイのタイヤは 、トラクションを提供し、摩耗に強く、路面の凹凸を吸収し、カウンターステアリングによって オートバイ が旋回できるようにします。2つのタイヤが地面に接触することで、安全性、ブレーキ、燃費、騒音、ライダーの快適性に影響します。[ 47 ] ほとんどの鉄道車両は鋼鉄製の車輪を使用しているが、 ゴムタイヤを使用した地下鉄車両 もあり、これらは鋼鉄製の車輪に加えてゴムタイヤも使用している。
建築タイプ タイヤの断面図（プライの向きを示す） タイヤの構造は、自動車、トラック、航空機に使用される空気入り タイヤだけでなく、低速走行、軽作業、鉄道などの非自動車用途にも及び、これらの用途では非空気入りタイヤが使用される場合もある。
自動車 1968年にコンシューマー・レポート誌が ラジアルタイヤは 市場シェアを着実に伸ばし、1980年代には北米市場の100%を占めるようになった。[ 22 ] [ 28 ]
ラジアル（またはラジアルプライ）タイヤ構造は、トレッドをビードからビードまでまっすぐ横切るボディプライコードを使用し、コードはトレッドの中心線に対してほぼ直角で互いに平行に配置され、トレッドの真下にスタビライザーベルトが配置されます。プライは一般的にナイロン、ポリエステル、またはスチールでできており、ベルトはスチール、グラスファイバー、またはケブラー でできています。[ 48 ] [ 49 ] 。 バイアスタイヤよりもコストが高いことに加えて、低速走行時の乗り心地が硬く、一般的に荒れた路面での性能が劣るという欠点があります。[ 50 ] [ 51 ] [ 28 ] [ 52 ]
バイアス [ 53 ] [ 54 ] コントロール、トラクション 、快適性が低下し、重なり合うプライ間のせん断により摩擦が発生して熱が発生します。 [ 50 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 28 ] [ 28 ] [ 57 ]
ベルト付きバイアスタイヤは、2 枚以上のバイアス プライから始まり、その上に安定ベルトがトレッドの真下に接着されています。この構造により、バイアス タイヤと同様のよりスムーズな乗り心地が得られるとともに、ベルトによってトレッドの剛性が増すため転がり抵抗が軽減されます。この設計はアームストロングによって導入され、グッドイヤーはポリエステル カーカスにグラスファイバー ベルトをあしらった「ポリグラス」商標のタイヤでこれを普及させました。 [ 58 ] [ 58 ]
製造業 空気入りタイヤは、世界中の約450のタイヤ工場で製造されています。タイヤの製造は、ゴム、カーボンブラック、化学薬品などのバルク原料から始まり、組み立てと加硫を行う多数の特殊部品が製造されます。多くの種類のゴムが使用されていますが、最も一般的なのはスチレンブタジエン 共重合体 です。[ 63 ]
世界の自動車用タイヤ市場の予測では、2027 年まで成長が続くとされています。推定では、2022 年の世界の販売量は約 1,260 億ドルで、2027 年までに 1,760 億ドルを超えると予想されています。 [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]
2011年時点で、売上高上位3社のタイヤ製造会社はブリヂストン （1億9000万本）、ミシュラン （1億8400万本）、グッドイヤー （1億8100万本）であり、コンチネンタル とピレリが それに続いた。[ 68 ] [ 69 ] 玩具用タイヤを生産し、あらゆるメーカーの中で年間タイヤ生産量 が最も多いとして ギネス世界記録 に認定された。[ 70 ] [ 71 ]
コンポーネント ラジアルタイヤの構成要素 柔らかい土壌でのグリップ力を高めるオープンラグパターンのマウンテンバイク用タイヤ 溝がないことで、スリックタイプのフォーミュラワンタイヤ のドライ路面での摩擦力が最大化される。タイヤは、トレッド、ビード、サイドウォール、ショルダー、プライといった複数の構成要素から成り立っています。
トレッド トレッドと は、タイヤが路面と接触する部分です。ある瞬間に路面と接触している部分をコンタクトパッチ と呼びます。トレッドは、摩耗が早すぎない適切なレベルのトラクションを提供するように配合された厚いゴム、またはゴム/複合材です。[ 72 ]
トレッドパターンは、ロードタイヤの場合は円周方向の溝、横方向のサイプ、スロットのシステム[ 28 ] 、軟弱地や雪道用に設計されたタイヤの場合はラグと溝 のシステムによって特徴付けられます。溝はタイヤの円周方向に走っており、水を排出するために必要です。ラグは、トレッドデザインの中で路面と接触する部分です。溝、サイプ、スロットにより、タイヤは水を排出することができます。
トレッドのデザインと特定のタイヤタイプと路面との相互作用は、走行中の車両から発生する騒音公害 の原因である路面騒音に影響を与えます。これらの音の強度は、車両速度が高くなるにつれて増加します。 [ 73 ] ピッチ長 ）が組み込まれている場合があります。サイプは、通常、溝に垂直にタイヤを横切って切られたスリットで、溝からの水を横方向に排出してハイドロプレーニング を軽減します。[ 28 ]
さまざまなトレッドデザインは、さまざまな走行条件に対応します。タイヤのトレッド面積と溝面積の比率が増加すると、溝のないフォーミュラ ワン タイヤ に見られるように、乾燥した路面でのタイヤの摩擦も増加します。高性能タイヤは、路面との接触面積を増やしてトラクションを高めるために、溝の面積が小さいことが多いですが、トラクションは向上するものの摩耗が早い柔らかいゴムで配合されている場合があります。[ 74 ] [ 28 ] スノー タイヤは 、雪を圧縮して圧縮された雪の中にせん断強度を生み出し、ブレーキングとコーナリング性能を向上させるために、さらに大きく深い溝を採用しています。[ 75 ]
摩耗バー（または摩耗インジケーター）は、トレッド溝の底にある隆起した部分で、タイヤが摩耗限界に達したことを示します。トレッドラグが摩耗して摩耗バーがラグを横切って接続するようになると、タイヤは完全に摩耗しており、使用を中止する必要があります。通常、残りのトレッド深さが1.6 ミリメートル (0.063 インチ) になった時点で使用を中止します。[ 76 ]
他の タイヤビードは、ホイールの リム と接触するタイヤの部分です。この重要な部品は、耐久性に優れた特殊配合ゴムで覆われた頑丈なスチールケーブルで構成されており、伸びに強いのが特徴です。ビードのフィット精度は、タイヤとホイールを密着させ、空気圧を維持し、空気漏れを防ぐ上で非常に重要です。ビードの設計により、タイヤがホイールから独立して回転することなく、しっかりと固定されます。さらに、ビードの寸法とホイールの幅の相互作用は、タイヤ本来の形状と路面との接触を維持するのに役立つため、車両のステアリング応答性と安定性に大きく影響します。
サイドウォールとは、タイヤ（自転車用タイヤ） のトレッドとビードの間をつなぐ部分です。サイドウォールは主にゴムでできていますが、引張強度と柔軟性を確保するために布地やスチールコードで補強されています。サイドウォールには空気圧が保持され、駆動軸からトレッドに加わるトルクを伝達してトラクションを生み出しますが、パンクした際にタイヤが完全に潰れることからもわかるように、車両の重量を支える役割はほとんど果たしていません。
サイドウォールには、メーカー固有の詳細、政府が義務付けた警告ラベル、その他の消費者情報が成形されています。[ 77 ] [ 78 ]
サイドウォールには、ホワイトウォールやレッドラインのインサート、 タイヤの文字 など、装飾的な装飾が施されている場合もある。[ 79 ]
ショルダーとは、タイヤのトレッドの端からサイドウォールへと移行する部分のことである。[ 80 ]
プライと は、ゴムに埋め込まれた比較的伸びにくいコードの層のことで、内部圧力に応じてゴムが伸びるのを防ぎ、形状を維持する役割を果たします。 [ 81 ] [ 82 ]
欠点 Blem（「blemished」の略）とは、製造時の検査に不合格となったタイヤを指す用語で、表面的な外観上の問題のみを理由としています。例えば、白い文字が汚れていたり、不完全なタイヤは「blem」と分類されることがあります。Blemタイヤは完全に機能し、通常は欠陥のないタイヤと同じ保証が付いていますが、割引価格で販売されます。[ 83 ]
材料 現代の空気入りタイヤの材料は、大きく2つのグループに分けられる。1つはプライを構成するコード、もう1つはそれらを包むエラストマー である。
コード プライとビードを形成し、膨張圧力を保持するために必要な引張強度を提供するコードは、鋼鉄、 綿 や絹 などの天然繊維、またはナイロン やケブラー などの合成繊維で構成できます。コードとゴムの間の良好な接着が重要です。これを実現するために、鋼鉄コードは真鍮の薄い層でコーティングされ、[ 84 ] また、レゾルシノール / HMMM 混合物などのさまざまな添加剤がゴムに添加され、結合を改善します。
エラストマー タイヤの約50％はスチレン-ブタジエン 共重合体を主成分として使用している[ 17 ]。 トレッド を形成し、コードを包み込んで摩耗から保護し、所定の位置に保持するエラストマーは、空気入りタイヤの設計において重要な構成要素です。これは、ゴム材料 （最も一般的なのはスチレン・ブタジエン 共重合体）とシリカ やカーボンブラック などの他の化学化合物との様々な複合材料で構成されます。
エラストマー材料の転がり抵抗を 最適化することは、輸送部門の燃料消費量を削減するための重要な課題です。乗用車は転がり抵抗を克服するために燃料の約 5% ～ 15% を消費すると推定されていますが、大型トラックではその推定値はさらに高いと理解されています。 [ 85 ] δ )) としてよく表される低い 散逸係数は 転がり抵抗を低減しますが、高い tan( δ ) はウェットトラクションとグリップを向上させることができます。幸いなことに、このトレードオフは本質的なものではありません。転がり抵抗は低周波数 (100 Hz 程度) でtan( δ )の影響を受けますが、トラクションの向上ははるかに高い周波数で高い tan( δ ) から得られます。歴史的に、高周波でのtan( δ )の直接測定は困難であったため、代わりに、高周波tan( δ )との相関関係から、低温(0°C)での測定された低周波tan( δ )を湿潤トラクションの予測値として使用することが一般的になった。転がり抵抗については、60°Cでのtan( δ )の値が直接関連しており、低転がり抵抗の予測値としてよく使用される。 [ 86 ] [ 33 ]
高い湿潤トラクションと低い転がり抵抗の両方を実現できるエラストマー材料を設計することは、輸送部門における安全性と燃費効率の実現に不可欠です。最近の研究では、二相充填剤を使用したコンパウンドは低温tan( δ )と湿潤トラクションの相関が低いことがわかっており、従来のアプローチで想定されていたトレードオフを回避する機会があることが示されています。湿潤トラクションを理解するための新しいアプローチでは、表面間の相互作用に対する水潤滑の影響を考慮しており、高い湿潤トラクションと低い転がり抵抗の両方を提供できるコンパウンドの開発への道を示しています。[ 87 ]
今日最も一般的に使用されているエラストマー材料は、スチレン-ブタジエン共重合体です。 これ は、 高いゴム状ポリマー（Tg = -100 °C）で高い ヒステリシスを 、優れたウェットグリップ特性を提供する ポリブタジエン の特性と、ガラス状ポリマー（Tg = 100 °C）で低いヒステリシスを持ち、 耐 摩耗性に加えて低い転がり抵抗を提供するポリスチレンの ガラス転移温度を決定する上で重要であると考えられています。 [ 88 ]
ブレーキ、クラッチ、タイヤ、路面の摩耗や路面粉塵の浮遊によって発生する非排気粒子状物質は、あまり知られていないが増加傾向にある道路交通からの排出物であり、公衆衛生に重大な害を及ぼしている。[ 89 ]
ホイールの上で バルブステム付き 自転車 用インナーチューブ タイヤの関連部品には、タイヤが取り付けられるホイール、空気が注入されるバルブステム、そして一部のタイヤでは、タイヤの空気圧を維持するための気密性を確保するインナーチューブが含まれる。
ホイール ：空気入りタイヤは、タイヤを保持するために外周に一体型のリムがあるホイール に取り付けられます。自動車用ホイールは通常、プレス加工および溶接された鋼、またはアルミニウムやマグネシウムなどの軽量金属合金 の複合材で作られています。空気入りタイヤが取り付けられているホイールのリムを支える方法には、2つの側面があります。[ 90 ] まず、コード の張力は、接触面より上の部分を除いて、ホイールの周囲でビード を均一に引っ張ります。 [ 91 ] [ 92 ] [ 91 ] [ 93 ] [ 94 ] バルブステム：空気入りタイヤは、 バルブステム （金属またはゴム製のチューブで、チェックバルブ付き）を通して空気を受け取ります。チェックバルブは、自動車やほとんどの自転車のタイヤではシュ レーダーバルブ 、高性能自転車ではプレスタバルブが 一般的です。チューブレスタイヤの場合はリムに直接取り付けられ、チューブレスタイヤの場合はインナーチューブと一体化しています。現代の乗用車のほとんどには、通常、電子モジュールに取り付けられたバルブステムで構成されるタイヤ空気圧監視システム が義務付けられています。[ 36 ] インナーチューブ ：自転車のタイヤのほとんど、 オートバイのタイヤ の多く、バス、大型トラック、トラクターなどの大型車両のタイヤの多くは、インナーチューブ を使用するように設計されています。インナーチューブは、空気漏れを防ぐために、柔らかく弾力性のある合成ゴムなどの不浸透性素材で作られたトーラス 状のバルーンです。インナーチューブはタイヤに挿入され、空気圧を維持するために膨らませられます。大きなインナーチューブは、水泳やラフティング（スイムリング を参照）、チュービング（レクリエーション） 、そり滑り 、スキッチング など、他の用途にも再利用できます。これらの用途向けに専用に設計されたインフレータブルトーラスも製造されており、色、布地カバー、ハンドル、デッキ、その他のアクセサリーを選択でき、突き出たバルブステムをなくすことができます。
グッドイヤーによるタイヤ性能限界 タイヤと路面の相互作用は複雑です。タイヤの特性に関する一般的に使用される（経験的な）モデルは、パチェカの「魔法の公式」 です。[ 95 ]
ダイナミクス バランス：ホイールとタイヤの組み合わせは、高速で回転しながら タイヤのバランスを 維持するために、円周全体に質量が均等に分布している必要があります。タイヤは、製造時に自動タイヤバランスマシンを使用して、過度の静的不均衡と動的不均衡がないかチェックされます。タイヤは、ホイールに取り付けられた後、自動車組立工場またはタイヤ販売店で再度チェックされます。過度の不均衡を示すアセンブリは、ホイールにバランスウェイトを適用してタイヤ/ホイールの不均衡を打ち消すことで修正されます。タイヤのバランス調整の代替方法として、内部タイヤバランス剤の使用があります。これらの剤は、遠心力と慣性を利用してタイヤの不均衡を打ち消します。[ 96 ] [ 97 ] 遠心性膨張 ：高速回転するタイヤは、トレッドゴムを回転軸から遠ざける遠心力によって直径が大きくなる傾向があります。これにより、 スピードメーターの誤差が 生じる可能性があります。タイヤの直径が 大きくなると、タイヤの幅は小さくなります。この遠心性膨張により、高速走行時にタイヤが車両に擦れることがあります。オートバイの タイヤは、遠心性膨張を最小限に抑えることを目的とした補強が施されていることがよくあります。[ 28 ] タイヤのニューマチック トレイル ：タイヤのニューマチック トレイル とは、曲がる時など、硬い路面を転がる柔軟なタイヤが横方向の荷重を受けることで生じるトレイルのような効果のことです。より技術的には、これは、横滑り の合力が 接触面 の幾何学的中心の後方で発生する距離です。[ 98 ] スリップ角 ：スリップ角 または横滑り角とは、転がる車輪の実際の進行方向と車輪が向いている方向との間の角度です（つまり、車輪の並進速度のベクトル和の角度）。v x {\displaystyle v_{x}} v y {\displaystyle v_{y}} [ 28 ] 緩和長 ：緩和長とは 、スリップ角が導入されてからコーナリング力が定常状態の値に達するまでの遅延時間のことです。[ 28 ] ばね定数 ：垂直剛性、またはばね定数は 、タイヤの垂直方向の力と垂直方向のたわみの比であり、車両のサスペンション性能全体に寄与します。一般的に、ばね定数は空気圧とともに増加します。[ 99 ] 停止距離 ：パフォーマンス重視のタイヤは、路面をグリップするように設計されたトレッドパターンとゴムコンパウンドを備えているため、通常は停止距離がわずかに短くなります。ただし、一般的なデータを超えるには、特定のブレーキテストが必要です。[ 28 ]
力 キャンバースラスト ：キャンバースラストとキャンバーフォースは、転がるタイヤの キャンバー角 と有限の接地面によって、タイヤの進行方向に対して垂直に発生する力です。 [ 28 ] 力の円 ：力の円 、牽引円、摩擦円、または摩擦楕円は、車両のタイヤと路面との間の動的な相互作用を考えるのに役立つ方法です。[ 100 ] 接地面 ：タイヤの接地面 、または接地面積とは、トレッド面のうち路面と接触している部分のことです。この部分は、摩擦によってタイヤと路面の間で力を伝達します。接地面の長さと幅の比率は、操舵性やコーナリング特性に影響します。[ 28 ] コーナリングフォース ：コーナリングフォース またはサイドフォースとは、車両のタイヤがコーナリング中に発生させる横方向（路面と平行）の力のことです。[ 28 ] ドライトラクション ：ドライトラクションとは、乾燥路面におけるタイヤのトラクション、つまりグリップ力の尺度です。ドライトラクションは、ゴムコンパウンドの粘着性によって決まります。[ 28 ] 力の変動 ：タイヤのトレッドとサイドウォール要素は、接地面に出入りする際に変形と回復を繰り返します。ゴムは弾性体であるため、このサイクル中に変形します。ゴムが変形して回復するにつれて、車両に周期的な力が伝わります。これらの変動はまとめてタイヤ均一性と呼ばれます。タイヤ均一性は、 半径方向力変動 （RFV）、横方向力変動 （LFV）、および接線方向力変動 によって特徴付けられます。半径方向力変動と横方向力変動は、製造工程の最後に力変動試験機 で測定されます。RFVとLFVの規定範囲外のタイヤは不良品とみなされます。半径方向振れ、横方向振れ、サイドウォールの膨らみなどの幾何学的パラメータは、品質チェックとして、製造工程の最後にタイヤ工場でタイヤ均一性試験機を使用して測定されます。[ 28 ] 転がり抵抗 ：転がり抵抗と は、路面と接触しているタイヤの変形によって生じる転がり抵抗のことです。タイヤが転がると、トレッドが接触領域に入り、路面に合わせて平らに変形します。変形に必要なエネルギーは、空気圧、回転速度、およびスプリング力や剛性などのタイヤ構造の多くの物理的特性に依存します。タイヤメーカーは、転がり抵抗が燃料消費量の大部分を占める乗用車、特にトラックの燃費を 向上させるために、転がり抵抗の低いタイヤ構造を求めています。空気入りタイヤは、ソリッドタイヤよりも転がり抵抗がはるかに低くなっています。内部の空気圧がすべての方向に作用するため、空気入りタイヤは、ソリッド（または発泡体充填）タイヤの場合のように進行方向とは逆の反力を受けることなく、転がりながら路面の凹凸を「吸収」することができます。[ 28 ] セルフアライニングトルク ：セルフアライニングトルク（ アライニングトルク、SAT、Mzとも呼ばれる）は、タイヤが転がるときに発生するトルク で、タイヤを操舵する、つまり垂直軸を中心に回転させる傾向がある。[ 28 ] ウェットトラクション ：ウェットトラクションとは、濡れた路面状況下でのタイヤのトラクション、つまりグリップ力のことです。ウェットトラクションは、トレッドデザインがタイヤの接地面から水を排出して ハイドロプレーニング現象を 軽減する能力によって向上します。ただし、レーシングバイクなどに見られるような円形断面のタイヤは、適切に空気圧を調整すれば接地面が十分に小さくなり、ハイドロプレーニング現象を起こしにくくなります。このようなタイヤの場合、完全にスリックなタイヤは、濡れた路面と乾いた路面の両方で優れたトラクションを発揮することが観察されています。[ 101 ]
負荷 荷重感度 ：荷重感度 とは、荷重がかかったときのタイヤの挙動のことです。従来の空気入りタイヤは、古典的な摩擦 理論が示唆するような挙動を示しません。つまり、実際のタイヤの典型的な動作範囲における荷重感度は、垂直荷重 Fz が増加するにつれて摩擦係数が減少するというものです。[ 28 ] 作業負荷 : タイヤの作業負荷は、タイヤが過度のストレスにさらされて早期に故障しないように監視されます。[ 102 ] 作業負荷はトン キロ毎時 (TKPH)で測定されます。測定の名称と単位は同じです。最近の重機 用タイヤの不足と価格の上昇により、TKPH は鉱業におけるタイヤの選択と機器のメンテナンスにおいて重要なパラメータとなっています。このため、大型土木機械および鉱山機械用タイヤの製造業者は、サイズ、構造、トレッドの種類、ゴムの配合に基づいて、タイヤに TKPH 定格を割り当てています。 [ 103 ] [ 104 ] トン マイル毎時 (TMPH) です。
着る タイヤの摩耗はゴム汚染 の主な原因である。ここで懸念されるのは、排気ガスとは異なり、車両のタイヤ摩耗による汚染は規制されていないことである。[ 105 ]
タイヤのトレッドが不均一に摩耗し、ケーシングが露出している。 トレッドの摩耗 これは、道路や地形との通常の接触によって発生します。異常なトレッド摩耗にはいくつかの種類があります。ホイールアライメントが 悪いと、最も内側または最も外側のリブが過度に摩耗することがあります。砂利道、岩の多い地形、その他の荒れた地形は、摩耗を加速させます。サイドウォールの最大空気圧を超える過剰な空気圧は、トレッドの中央が過度に摩耗する原因となります。現代のタイヤには、これを防ぐためにスチールベルトが組み込まれています。空気圧が低いと、外側のリブが過度に摩耗します。ホイールのバランスが崩れると、回転が完全に円形にならないため、タイヤの摩耗が不均一になることがあります。タイヤメーカーと自動車会社は、トレッド摩耗テストの共通基準を設けており、トレッド損失プロファイル、ラグ数、ヒールトゥ摩耗の測定パラメータが含まれています。[ 28 ] スノータイヤのトレッド面にある摩耗バーとトレッド摩耗インジケーター トレッド摩耗インジケーター（TWI ） トレッド溝に隆起したバーがあり、これはトレッドが摩耗して危険な状態になっていることを示しています。米国では、1968 年以降、すべての新しいタイヤにインジケーターの表示が義務付けられています。[ 106 ] 。これは、溝の深さが約 1.5 または 1.6 mm (2/32 インチ) の場合に定義されることが多いです。TWI は、タイヤのサイドウォールにある小さな矢印やアイコンを指す場合にも使用され、隆起した摩耗バーの位置を示します。 老化による損傷 タイヤの劣化、または「熱酸化劣化」は、時間、周囲温度と動作温度、タイヤ内の酸素分圧、屈曲疲労、または構造と配合特性によって引き起こされる可能性があります。たとえば、長時間の紫外線曝露はゴムの化学物質の変形につながり、乾燥腐敗を引き起こす可能性があります。さまざまな保管方法によって劣化プロセスを遅らせることはできますが、タイヤの劣化を完全に防ぐことはできません。[ 107 ]
タイヤコード 付きタイヤ識別図自動車用タイヤには、タイヤコード としてサイドウォールに様々な識別マークが刻印されています。これらは、サイズ、定格、その他個々のタイヤに関する重要な情報を示しています。
アメリカ大陸 米国運輸省 （DOT）傘下の国家道路交通安全局 （NHTSA）は、米国における自動車の安全性を規制する任務を負う米国政府機関です。 [ 108 ] UTQG ）を確立しました。これは、連邦規則集49 CFR 575.104に従ってタイヤの性能を比較するシステムであり、トレッド摩耗、トラクション、温度のタイヤのラベル表示を義務付けています。DOTコードは、タイヤのサイドウォールに成形された英数字の シーケンスであり、タイヤとその製造年を識別できます。このコードは米国運輸省によって義務付けられていますが [ 108 ] [ 109 ] 製品リコールの対象となるタイヤ [ 110 ] タイヤ・リム協会 （T&RA）は、タイヤ、リム、および関連部品の互換性を促進する米国の自主的な標準化団体です。特に注目すべきは、タイヤの主要寸法、リムの輪郭寸法、タイヤバルブの寸法規格、および荷重／空気圧規格を公表している点である。
国立計量標準化工業品質研究所 （INMETRO）は、自動車用ホイールとタイヤの認証を担当するブラジルの連邦機関です。 [ 111 ]
ヨーロッパ 欧州タイヤ・リム技術機構 （ETRTO）は、「工学的寸法、荷重/圧力特性、および運用ガイドラインを確立する」欧州標準化機関です。[ 112 ] 円または四角の中に数字が続き、さらに数字が続きます。大文字の「E」は、タイヤがECE規則30の寸法、性能、およびマーキング要件に適合していることが認証されていることを示します。小文字の「e」は、タイヤが指令92/23/EECの寸法、性能、およびマーキング要件に適合していることが認証されていることを示します。円または四角の中の数字は、型式承認を与えた政府の国コードを示します。円または四角の外にある最後の数字は、その特定のタイヤのサイズとタイプに対して発行された型式承認証明書の番号です。[ 113 ]
英国ゴム製造業者協会 （BRMA）が2001年6月に発行した推奨慣行では、「BRMA会員は、未使用のタイヤは製造から6年以上経過している場合は使用すべきではなく、すべてのタイヤは製造日から10年以内に交換すべきであると強く推奨する」と述べている。[ 114 ]
アジア 日本自動車タイヤ工業会（JATMA）は、タイヤ、リム、バルブに関する日本の標準化団体です。[ 115 ]
中国強制認証（CCC）は、2002年8月に施行された中国における製品安全に関する強制認証制度です。CCC認証制度は、中華人民共和国国家品質監督検査検疫総局（AQSIQ）と中華人民共和国認証認可監督管理局（CNCA）によって運営されています。[ 116 ]
メンテナンス ニジェールのタイヤ修理店 タイヤの状態を良好に保つためには、タイヤローテーション、ホイールアライメント、そして場合によってはタイヤのリトレッドなど、いくつかの対策が適切です。
ローテーション ：タイヤは車両に装着され、部分的に摩耗すると、不規則な摩耗パターンを示すことがあります。前輪駆動 車は、後輪に比べて前輪の摩耗が速い傾向があります。タイヤローテーションとは、タイヤの寿命を延ばす目的で、摩耗を均一にするために、タイヤを前後など、異なる車の位置に移動させることです。[ 117 ] アライメント ：ホイールアライメントは 、車両の進行方向とは異なる方向への回転による摩耗を防ぐのに役立ちます。車両に取り付けられたホイールとタイヤは、進行方向と完全に一致しない場合があり、そのため不均一な摩耗が発生する可能性があります。アライメントのずれが大きい場合、修正せずに放置すると不均一な摩耗が著しくなります。ホイールアライメントは、キャンバー 、キャスター 、トー 角を調整することによってこの状態をチェックして修正する手順です。角度の調整は、OEM仕様に従って行う必要があります。[ 118 ]
インフレーション タイヤ空気圧の関数としての転がり抵抗 空気圧は、空気入りタイヤの適切な摩耗と転がり抵抗にとって重要です。多くの車両には、適切な空気圧を確保するための監視システムが搭載されています。ほとんどの乗用車は、走行によってタイヤが温まっていないときは、タイヤの空気圧を220～240 キロパスカル （32～35psi ） の 範囲内に維持することが推奨されています。[ 119 ] [ 120 ]
仕様— 自動車メーカーは、指定された耐荷重と車両の積載量の範囲内で安全に走行できるよう、推奨される冷間空気圧 を含むタイヤ仕様を提供します。多くのタイヤには最大空気圧が刻印されていますが、乗用車や小型トラックでは、通常、運転席ドアの内側にあるデカールと車両オーナーズハンドブックに空気圧に関するガイダンスが記載されています。[ 121 ] 接地面 ：タイヤの接地面は、空気圧が高すぎる場合と低すぎる場合の両方で容易に変化します。空気圧が高すぎると中央の接地面の摩耗が増加する可能性があり、空気圧が低すぎるとトレッドが凹状になり、中央の接地面が減少しますが、全体の接地面は依然として大きくなります。[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ] 監視 ：タイヤ空気圧監視システム （TPMS）は、車両の各ホイールのタイヤ空気圧を監視し、空気圧が警告限界を下回った場合にドライバーに警告する電子システムです。タイヤ空気圧を監視するための設計にはいくつかの種類があります。実際に空気圧を測定するものもあれば、空気圧の低下によるタイヤの相対的なサイズの変化を感知するなど、間接的に測定するものもあります。
危険 タイヤの膨らみ 長期間の風雨への曝露により、タイヤにひび割れが生じている。 乗用車のパンクしたタイヤ タイヤの不具合は、タイヤ自体の故障、または走行路面でのグリップ力の低下によって発生する可能性があります。タイヤの構造的な欠陥は、パンク や、より危険な破裂につながる可能性があります。こうした不具合の中には、製造上のミスが原因で発生し、リコールにつながるものもあります。 例えば、1990年代にフォード車に装着されたファイアストン製タイヤの広範な不具合は、ファイアストンとフォードのタイヤをめぐる論争を 引き起こしました。
タイヤの故障 タイヤは、次のようなさまざまな理由で故障する可能性があります。[ 125 ]
ベルトの剥離 は、ベルト同士の剥離、トレッドとベルトの剥離、またはベルトの端部の剥離として発生する可能性があります。ベルト同士の剥離は、タイヤの過度の変形、路面温度の上昇、路面上の障害物との衝突、またはメンテナンスや保管に関連するその他の原因によって発生する可能性があります。
ベルト以外の剥離 には、タイヤのトレッド部、ビード部、下部サイドウォール、補強層間、および補強鋼材または布材の剥離が含まれる。その他の故障の種類としては、ランフラットによる損傷、化学的劣化、ひび割れ、へこみ、膨らみなどが挙げられる。
車両動作の不具合 ゴムの溶融 ：タイヤのゴム化合物は、停止、コーナリング、加速時の摩擦により熱を帯びると、溶融し始め、タイヤと路面の接触面を潤滑し、路面に付着することがあります。この効果は、周囲温度の上昇とともに強くなります。[ 28 ] ハイドロプレーニング ：濡れた路面を走行する自動車や航空機のタイヤは、特定のトレッドデザインに対して十分な速度または水深があると、路面との接触を失うことがあります。この場合、タイヤの接触面は水の膜の上を滑走し、ブレーキングやコーナリングに必要な摩擦を失い、ハイドロプレーニング アクアプレーニング ）が始まります。ハイドロプレーニングは、路面のテクスチャより少なくとも3 ミリメートル (0.12 インチ) の深さの水たまりがあり、速度が閾値レベルを超えて維持される場合に発生する動的ハイドロプレーニング として発生することがあります。また、タイヤのゴムが短時間溶けて滑りを引き起こす粘性ハイドロプレーニングとして発生することもあります。これにより、飛行機が着陸する際に 滑走路 にゴムの堆積物が残ることがあります。[ 126 ] [ 127 ] 雪 ：タイヤが雪上でトラクションを維持できる程度は、雪を圧縮する能力に依存します。圧縮された雪は、地面との接触面に平行なせん断面に沿って滑りに対する強度を増します。[ 128 ] [ 75 ] 氷 ：タイヤがその上を走行するとき、氷は通常融点に近い状態にある。このことと滑らかな表面が相まって、ブレーキング、コーナリング、加速時の摩擦係数が低くなり、トラクションが低下する。[ 28 ] 軟弱地盤 ：土壌は水で潤滑されることがあり、タイヤが加速、制動、またはコーナリング時に力を加えようとすると、せん断強度を維持する能力が低下します。乾燥した砂も、砂粒子間の凝集力が低いため、せん断強度が低くなります。[ 129 ]
使用終了 新疆ウイグル自治区チェルチェン では、タイヤをリサイクルして屋上に貯水タンクを設置している。 タイヤが廃棄されると、廃タイヤとみなされます。廃タイヤは、バンパーカーのバリアから防水シートを固定するための重りまで、さまざまな用途に再利用されることがよくあります。タイヤは、その体積が大きく、75%が空隙であるため、貴重なスペースをすぐに消費してしまうため、埋立地では望まれません。ゴムタイヤには、 重金属 やその他の深刻な汚染物質 の痕跡が含まれている可能性がありますが、これらは実際のゴム化合物内にしっかりと結合しているため、タイヤの構造が火災や強力な化学物質によって深刻な損傷を受けない限り、危険である可能性は低いです。[ 131 ]
環境問題 タイヤ廃棄場で発生した火災から有毒ガスが立ち上っている。 アメリカでは年間約2億8500万本の廃タイヤが発生しています。[ 132 ] に は400 ℃（752 °F） の温度が必要なため、意図せず燃え上がることは非常にまれですが、[ 133 ] タイヤ火災の 中には数ヶ月燃え続けるものもあり、時には液化し て炭化水素やその他の汚染物質を地面や地下水に放出したり、風下の建物に危険を及ぼす大気汚染物質である黒煙を大気中に放出したりすることもある。
廃タイヤチップを造園に使用することは、タイヤ片から金属やその他の汚染物質が溶出するため、物議を醸している。亜鉛は濃縮され（重量比で最大2％）、水生生物や植物に非常に毒性のあるレベルに達する。[ 134 ] [ 135 ]
タイヤはマイクロプラスチック 汚染の主要な発生源であり、2020年の研究では海洋中のマイクロプラスチックの総質量の78%を占めていることが判明した。[ 136 ] [ 137 ] 6PPD-キノンは 、ギンザケ、カワマス、ニジマスに対して有毒であることが確認されている。[ 138 ]
タイヤ再生 完全に摩耗したタイヤは、摩耗したトレッドを交換するために再製造、つまり再生することができます。[ 139 ]これ [ 140 ] シアログラフィー [ 141 ] 破片 や釘の位置を特定します。ケーシングの一部は修理され、一部は廃棄されます。ケーシングが使用可能な状態であれば、タイヤは複数回リトレッドできます。短距離配送車両に使用されるタイヤは、タイヤ本体の寿命の間に長距離輸送用タイヤよりも多くリトレッドされます。リトレッドに適したケーシングは、リトレッドの準備として古いトレッドを研磨して除去します。[ 142 ]
リトレッド工程では、リトレッド技術者はケーシングの破損の可能性を最小限に抑えるため、ケーシングが可能な限り最良の状態であることを確認する必要があります。トレッドのキャップ、トレッドの分離、修復不可能な切断、腐食したベルトまたはサイドウォールの損傷、またはランフラットタイヤやスキッドタイヤなどの問題があるケーシングは拒否されます。モールドキュア法では、事前にバフ研磨および準備されたケーシングに生ゴムを塗布し、その後マトリックスで加硫します。加硫期間中に加硫が行われ、生ゴムがケーシングに接着し、マトリックスのトレッド形状になります。一方、プレキュア法では、バフ研磨および準備されたケーシングに既製のトレッドバンドを塗布し、その後オートクレーブで加硫して加硫を行います。[ 142 ]
その他の用途 使用済みタイヤには、以下のような他の用途も開発されている。
タイヤブランコに乗る子供たち
抗議のためにタイヤを燃やす
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外部リンク 米国道路交通安全局「タイヤの安全性」パンフレット（ 2020年10月28日にWayback Machine に アーカイブ済み） 米国政府のタイヤ評価およびメンテナンスサイト（2015年5月11日時点の アーカイブ）
